Pembahasan Soal SBMPTN Kimia Unsur Radioaktif

Pembahasan soal SBMPTN bidang study kimia perihal unsur radioaktif ini meliputi beberapa subtopik dalam adegan kimia inti yaitu unsur atau zat radioaktif, sinar alfa, sinar beta, sinar gamma, jenis reaksi inti, reaksi fusi, reaksi fisi, desitengrasi, hukum kekekalan nomor atom dan nomor massa, serta laju peluruhan. Dari beberapa soal yang pernah keluar dalam soal SBMPTN bidang study kimia, model soal perihal unsur radioaktif yang sering keluar antara lain menentukan sisa unsur radioaktif kalau waktu paruhnya diketahui, menentukan hasil reaksi penembakan partikel radioaktif dengan neutron, menentukan hasil reaksi penembakan unsur radioaktif dengan sinar alfa, menentukan isotop yang terbentuk pada suatu proses radioaktif, dan menganalisis proses peluruhan radioaktif.

Soal 1
Suatu unsur radioaktif mempunyai waktu paruh 18 hari. Jika unsur radioaktif tersebut disimpan selama 72 hari, maka sisa unsur radioaktif tersebut yaitu …
A. 50%
B. 25%
C. 12,5%
D. 6,25%
E. 3,12%

Pembahasan :
Berdasarkan rumus lau perluruhan
Nt = No (1/2)ⁿ

Dengan :
Nt = zat radioaktif sisa
No = zat radioaktif mula-mula

Nilai n diperoleh dari :

Dengan :
t = lamanya peluruhan
T_½ = waktu paruh

Pada soal diketahui waktu paruh 18 hari dan lama peluruhan 72 hari, maka:

⇒ n = 4

Dengan demikian, sisa zat radioaktifnya adalah:
⇒ Nt = No (1/2)ⁿ
⇒ Nt = No (1/2)⁴
⇒ Nt = 1/16 No

Jadi, sisa zat radioaktifnya tinggal 1/16 dari semula dan kalau dipersenkan adalah:
⇒ %Nt = 1/16 x 100%
⇒ %Nt = 6,25%

Soal 2
Bila partikel ²³⁹₉₄Pu ditembak dengan satun neutron, ternyata dapat menghasilkan partikel beta disertai dengan terbentuknya …
A. ²³⁸₉₅Am
B. ²³⁹₉₃Np
C. ²⁴⁰₉₃Np
D. ²⁴⁰₉₄Pu
E. ²⁴⁰₉₅Am

Pembahasan :
²³⁹₉₄Pu + ¹₀n → X  + ⁰_-1β

Berdasarkan hukum kekekalan nomor atom dan nomor massa, maka:
⇒ Nomor massa X = (239 + 1) – 0 = 240
⇒ Nomor atom X = (94 + 0) – (-1) = 95

Partikel X memiliki nomor massa 240 dan nomor atom 95. Dengan demikian X yaitu ²⁴⁰₉₅Am.

Soal 3
Jika atom alumunium ²⁷₁₃Al ditembaki dengan partikel x akan terjadi isotof posfor, sesuai dengan reaksi:
²⁷₁₃Al + x → ³⁰₁₅P + ¹₀n
Dalam persamaan reaksi ini, x yaitu …
A. Partikel beta
B. Partikel neutron
C. Partikel alfa
D. Foton
E. Atom tritium

Pembahasan :
Berdasarkan hukum kekekalan nomor atom dan nomor massa, maka:
⇒ Nomor massa x = (30 + 1) – 27 = 4
⇒ Nomor atom x = (15 + 0) – 13 = 2

Partikel dengan nomor massa 4 dan nomor atom 2 yaitu partikel alfa. Dengan demikian x yaitu ⁴₂α.
²⁷₁₃Al + ⁴₂α → ³⁰₁₅P + ¹₀n

Soal 4
Pada reaksi inti
²³⁸₉₂U + sinar α → X + 3 ¹₀n
X yaitu …
A. ²³⁴₉₀Th
B. ²³⁶₉₀Th
C. ²³⁵₉₂Th
D. ²³⁹₉₄Th
E. ²⁴⁰₉₄Th

Pembahasan :
²³⁸₉₂U + sinar α → X + 3 ¹₀n
²³⁸₉₂U + ⁴₂α → X + 3 ¹₀n

Berdasarkan hukum kekekalan nomor atom dan nomor massa, maka:
⇒ Nomor massa X = (238 + 4) – (3×1) = 239
⇒ Nomor atom X = (92 + 2) – (3×0) = 94

Partikel dengan nomor massa 239 dan nomor atom 94 yaitu Th. Dengan demikian X yaitu ²³⁹₉₄Th.
²³⁸₉₂U + ⁴₂α → ²³⁹₉₄Th + 3 ¹₀n

Soal 5
Isotop ²⁴²₉₄Pu memancarkan lima buah partikel α dan dua buah partikel β, isotop yang terbentuk pada proses ini yaitu …
A. ²³²₉₀Th
B. ²²⁰₈₇Fr
C. ²⁴⁷₉₆Cm
D. ²⁴⁴₉₄Pu
E. ²²²₈₆Rn

Pembahasan :
²⁴²₉₄Pu → X + 5 ⁴₂α  + 2 ⁰_-1β

Berdasarkan hukum kekekalan nomor atom dan nomor massa, maka:
⇒ Nomor massa X = 242 – (5×4 + 2×0) = 222
⇒ Nomor atom X = 94 – (5×2 + 2(-1)) = 86

Makara isotop yang terbentuk memiliki nomor massa 222 dan nomor atom 86. Dengan demikian isotop tersebut yaitu ²²²₈₆Rn.

Soal 6
Pada reaksi inti
²²³₈₇Fr → ²²³₈₈Ra + X
X yaitu partikel …
A. Neutron
B. Proton
C. Positron
D. Elektron
E. Megatron

Pembahasan :
Berdasarkan hukum kekekalan nomor atom dan nomor massa, maka:
⇒ Nomor massa X = 223 – 223 = 0
⇒ Nomor atom X = 87 – 88 = -1

Partikel dengan nomor massa 0 dan nomor atom -1 yaitu elektron. Dengan demikian X yaitu ⁰_-1e.
²²³₈₇Fr → ²²³₈₈Ra + ⁰_-1e

Soal 7
Proses peluruhan radioaktif umumnya mengikuti kinetika reaksi orde-1. Suatu isotop memiliki waktu paro 10 menit. Jumlah isotop radioaktif yang tersisa setelah 40 menit yaitu …
A. 1/8 x semula
B. 1/10 x semula
C. 1/16 x semula
D. 1/20 x semula
E. 1/40 x semula

Pembahasan :
Pada soal diketahui waktu paruh 10 menit dan lama peluruhan 40 menit, maka:

⇒ n = 4

Dengan demikian, sisa zat radioaktifnya adalah:
⇒ Nt = No (1/2)ⁿ
⇒ Nt = No (1/2)⁴
⇒ Nt = 1/16 No

Jumlah isotop radioaktif yang tersisa setelah 40 menit yaitu 1/16 x semula.

Soal 8
Suatu reaksi inti ditulis sebagai berikut
²³⁴₉₁Pa → ²³⁴₉₀Th + X
X yaitu …
A. Partikel alfa
B. Partikel beta
C. Partikel gamma
D. Neutron
E. Positron

Pembahasan :
Berdasarkan hukum kekekalan nomor atom dan nomor massa, maka:
⇒ Nomor atom X = 91 – 90 = 1
⇒ Nomor massa X = 234 – 234 = 0

Partikel dengan nomor atom 1 dan nomor massa 0 yaitu partikel positron. Dengan demikian X yaitu ⁰₁X.
²³⁴₉₁Pa → ²³⁴₉₀Th + ⁰₁X

Soal 9
Dalam reaksi inti:
¹⁴₇N + X → ¹⁷₈Th + ¹₁H
X yaitu sinar …
A. Alfa
B. Beta negatif
C. Gamma
D. X
E. Beta positif

Pembahasan :
Pada reaksi inti selalu berlaku hukum kekekalan nomor atom dan nomor massa sehingga nomor atom dan nomor massa X yaitu :
⇒ Nomor atom X = (8 + 1) – 7 = 2
⇒ Nomor massa X = (17 + 1) – 14 = 4

Partikel dengan nomor atom 2 dan nomor massa 4 yaitu partikel alfa. Dengan demikian X yaitu ⁴₂α.
¹⁴₇N + ⁴₂α → ¹⁷₈Th + ¹₁H

Soal 10
Jika ⁷₄Be menangkap sebuah elektron, maka akan dihasilkan ….
A. 2α + neutron
B. 3 ⁷₃Li + neutrino
C. α + 2 proton
D. ⁸₄Be + neutrino
E. ⁴₄H + 2 positron

Pembahasan :
Jika ⁷₄Be menangkap sebuah elektron, maka reaksinya adalah
⁷₄Be + ⁰_-1β → ⁷₃Li + νe

Pada reaksi tersebut berlaku hukum kekekalan nomro atom dan nomor massa.